«ДАЖЕ ИЛОН МАСК, БОЮСЬ, ИЗМЕНИТЬ ЭТОГО НЕ СПОСОБЕН»
Николай Смирнов.
Наука это «по проезжающим мимо машинам судить об устройстве двигателя»
Насколько вообще прошлое важно для настоящего и будущего? На этот счет существует громадное количество разных высказываний. Но вот вопрос — что нам надо практически знать из прошлого, чтобы понять современную ситуацию и предсказывать будущее? На самом деле ответ отнюдь не очевиден.
Реконструкции отдельных этапов прошлого, которыми занимаемся и мы в том числе, по мере накопления исследованных материалов дают возможность установить закономерности и динамику процессов. В этом случае мы имеем возможность распознавать уже не отдельные периоды, а вычленять закономерности смены этапов, скорость процессов и иногда причины.
Однако известный палеонтолог Джордж Симпсон еще в 40-е годы прошлого века в одной из своих работ высказал интересную мысль: «Генетики, разглядывая, как дрозофилы резвятся в пробирке, думают, что они изучают эволюцию. А палеонтолог похож на человека, стоящего на перекрестке оживленных улиц, и полагает, что по проезжающим мимо машинам может судить об устройстве двигателя внутреннего сгорания». Проще говоря, для того, чтобы разобраться, как устроена живая природа, надо понимать очень много условий, и зачастую ученые переоценивают свои возможности.
Давайте посмотрим, может, действительно Симпсон был прав, и мы правда слишком много хотим от науки?
Что такое «климатический оптимум голоцена»
Для начала немного терминологии. Плейстоцен — это эпоха четвертичного периода, которая началась примерно 2,5 млн лет тому назад и закончилась 15 тыс. лет тому назад. Выделяется поздний плейстоцен — это последний ледниковый период, примерно 120 – 15 тыс. лет тому назад. Далее идет голоцен — межледниковый период. Он начался вслед за плейстоценом и в нем мы сейчас живем. Голоцен, в свою очередь, также подразделяется. Из периодов голоцена чаще всего упоминается атлантик, 9-6 тыс. лет назад — наиболее теплый период голоцена, который еще называют климатическим оптимумом.
Самый сложный вопрос: как разобраться в динамике происходящих процессов? Тем более что они имеют разный масштаб, а разный масштаб, в свою очередь, имеет в своей основе разные механизмы. Итак, историческая динамика. Это изменения, интервалы которых исчисляются сотнями лет. Географическая динамика. Изменения исчисляются тысячами лет. Характеризуются сдвигами границ природных зон. Более крупный масштаб — геологическая динамика, когда возникают новые природные зоны и типы климата, вызывающие массовые вымирания видов и появление новых. В этом масштабе мы имеем дело с изменением конфигурации материков и орбиты Земли.
Были ли леса на Ямале
Сейчас по изотопам льда из проб, взятых на станции «Восток» в Антарктике, мы знаем о всех процессах за последние 360 тыс. лет. Они показывают, что средняя температура там колебалась от плюс 4 до минус 8 градусов Цельсия. И также ясно, что эта изменчивость порождена процессами, связанными с изменениями положения орбиты нашей планеты.
Еще одна зарисовка. Сдвиг северной границы леса, зафиксированный по данным, полученным с полуострова Ямал. В атлантике граница лета распространялась до 68,5 градуса северной широты. И это существенно дальше, чем сейчас. До сих пор на Ямале находят ископаемую древесину. Потом она резко сдвигается на юг и остается такой сейчас.
Теперь о процессах, которые отслеживаются в пределах сотен лет. Кое-что мы можем отследить совершенно элементарно — по фотографиям. В частности, нашими специалистами одно и то же место на Приполярном Урале снималось с 1977 года. И если на снимках тех лет, запечатлена тундра, то на снимках последних лет там уже подрос приличный лесок. Такие же процессы мы фиксируем на Южном Урале по хребту Таганай, где происходит серьезное смещение верхней границы леса в горах.
О чем это все говорит нам? Я не буду углубляться в климатологию, это отдельно развивающаяся отрасль знания. Но некоторых моментов коснусь. Тем более что многие процессы сейчас трактуются излишне упрощенно. Повысилась температура Земли, соответственно, сдвинулась граница леса. На этом часто ставится точка. На самом деле современная климатология — это очень развитые математические модели, учитывающие массу составляющих климата Земли и влияние совершенно разных аспектов и факторов.
Факторы изменения климата. Прежде всего надо упомянуть о таком факторе, как изменение активности Солнца. Изменение параметров орбиты Земли — еще один фактор. Дальше — изменение взаимного расположения и размеров материков и океанов. Изменение прозрачности и газового состава атмосферы. Вулканическая активность. Концентрация газов, в том числе парниковых, и изменение отражательной способности поверхности Земли. Количество тепла, имеющегося в глубине океана.
Сейчас, кстати, все более очевидным становится то, что именно океан играет первостепенную роль в динамике климата. И основное здесь — океанические течения, из которых на слуху только Гольфстрим. Между тем Гольфстрим — это лишь одна из веточек Североатлантического течения, которая много раз меняла свои характеристики. При этом именно Гольфстрим определяет климат всей Европы.
О чем могут рассказать кости тушканчика, лемминга или гиены
Вернемся к палеонтологии. Одним из самых зарекомендовавших себя способов определения изменений климата прошлого является споро-пыльцевой метод. Пыльца растений оседает, попадает в отложения, там прекрасно сохраняется, и, извлекая ее, можно восстановить характеристики древней растительности. Она в свою очередь маркирует природно-климатические условия конкретной местности в конкретном периоде прошлого.
Еще одно направление — палеоэнтомология. По мельчайшим сохранившимся останкам хитина насекомых специалисты определяют их вид и, соответственно, также делают вывод о том, какие природно-климатические условия здесь были в древности. Таких специалистов на весь СССР было четыре, сейчас в стране осталось двое. Один из них работает в нашем институте.
Наконец, многое нам могут сказать кости животных, которые мы находим в древних слоях. Тем более что останки млекопитающих — это один из самых массовых видов находок, которые нам удается делать.
О чем нам могут рассказать кости животных? Классический пример — конец ледниковой эры, когда происходит практически полное вымирание так называемых «гигантов»: мамонтов, шерстистого носорога, северного оленя, гигантских ленивцев, донского зайца. Надо понимать, что есть животные виды, которые морфологически весьма специализированы и их присутствие является индикатором температуры окружающей среды или других природно-климатических условий.
Ясно, что тушканчики в холодном климате жить не смогут. То же самое дикобраз. Напротив, песец не сможет жить в жарком поясе. Один из видов леммингов, к примеру, не может жить без зеленых мхов. А зеленым мхам, в свою очередь, нужна достаточная влажность. Таким образом, эти лемминги являются природным гидрометром. То же самое выхухоль – она живет только в не промерзающей водной среде. Сейчас ареал ее обитания Дон. А когда мы находим останки этого животного в бассейне Печоры, то это уже повод для статьи в серьезный академический журнал РАН. Еще один пример — гиена. Это животное — индикатор насыщенных биосистем, обладающих достаточным количеством пищи для них.
К примеру, в плейстоцене гиены жили здесь, на Урале, на широте Екатеринбурга и существенно севернее. Понять это довольно сложно. Тем более что тогда в одном месте жила крупная плейстоценовая фауна, лемминги и обитатели современных степей. Аналоги такой мозаики, смешанных тундрово-степных сообществ сохранились на северо-востоке нашей страны. Другая версия — это была своеобразная зона, которая не имеет аналогов сейчас. Ее называют сейчас «мамонтовая степь».
Где и когда умер последний мамонт
Я это все к тому, что, разбираясь с ледниковым периодом, мы искали аналоги, которые позволят понять ситуацию нынешнего дня и дать прогноз на будущее, а нашли абсолютно безаналоговый пример. Пример того, как сложно приходится науке.
Еще один пример того же самого. Накопленные нами данные показывают, что на острове Врангеля и Чукотке мамонты жили еще около 3 тыс. лет назад. При том, что в Западной Европе они вымерли около 10 тыс. лет назад. А большерогий олень на Урале дожил до 6 тыс. лет. Это четко свидетельствует о том, что процесс вымирания плейстоценовой фауны шел по Земле не одновременно. Это надо тоже учитывать.
Перспективное направление сейчас — это изучение ДНК ископаемых животных. В нашей стране хорошо работающих в этом направлении лабораторий нет. За рубежом тоже пока немного. Но данные, которые удается получать, очень любопытны. Например, исследования тех же леммингов показали, что 25 тыс. лет назад была масса гаплотипов этого животного. Потом количество гаплотипов сокращалось и к настоящему периоду их осталось совсем ничего.
Особое наше удивление когда-то вызвала находка костей ископаемого дикобраза на Северном Урале с возрастом в несколько десятков тысяч лет. Такая находка способна выбить из седла любого исследователя. Стали разбираться, и пришло понимание, что мы имеем дело с еще одним периодом межледниковья. Помимо дикобраза на Урале в этот период жил такой вид, как красные волки. Сейчас он внесен в «Красную книгу», а встретить его в живой природе можно только в Гималаях и Индии.
Где мы находим этим кости? Прежде всего, в пещерных отложениях. На Южном Урале мы копали известную Игнатьевскую пещеру, где были найдены рисунки древнего человека. В Свердловской области — грот Бобылек. Многое из того, что мы находим, аналогов не имеет.
Интересные результаты дает изотопный анализ кости. Например, мы проводили такой анализ для зубов ископаемого бизона из грота Бобылек. По изотопам кислорода в эмали зубов мы смогли определить разницу между летними и зимними температурами в течение двух лет жизни животного возрастом 20 тыс. лет. Также можно работать и с изотопом углерода. В итоге мы получаем картину смены влажности и температуры в древности.
«Когда-нибудь здешними обитателями будут пингвины»
Итак, данные о прошлом — помогут они нам с пониманием настоящего и будущего или, наоборот, навредят? Предлагаю вам ненаучный экскурс в будущее. Тем более что через 100 лет меня точно не будет, и к ответственности меня уже никто не привлечет (смеется).
Нам точно известно, что Екатеринбург сейчас находится в типичном межледниковье. Совершенно очевидно, что за этим последует очередной ледниковый период. Такова цикличность развития. Вопрос остается, когда это случится. Голоцен уже сейчас длится 10 тыс. лет. Мы пережимаем глобальное потепление сейчас, но от этого только один шаг к глобальному похолоданию. Это невзирая на антропогенное воздействие. Я совсем не удивлюсь, если когда-нибудь здешними обитателями будут пингвины. Они и сейчас в Южном полушарии распространены до Экватора практически. Им до нас осталось дойти совсем чуть-чуть.
Правда, пока речь идет все-таки о потеплении. И самое тяжелое, что может случиться, это таяние полярных льдов и повышение уровня мирового океана. Надеюсь, по крайней мере, что на нашем веку мы не увидим белых медведей, плавающих на льдинах над залитой океаном площадью 1905 года.
Каким будет лето, чего не может даже Илон Маск и что заставит людей покинуть Урал
Вопрос из зала: Могут ли ваши коллеги дать точный прогноз погоды — будет следующий год засушливым или дождливым?
Смирнов: Сейчас без всякого юмора. Руководитель нашей дендрохронологической лаборатории Степан Григорьевич Шиятов занимается проблематикой погоды. Он профессионал высочайшего класса, и для некоторых территорий, где хорошо считываются результаты по кольцам деревьев, имеет опыт точных предсказаний. Например, для Оренбургской области Шиятов неоднократно давал заключения властям о том, что сеять зерно бесполезно, так как будет сильная засуха. Совпадения в прогнозах были всегда очень хорошие. Его прогнозов на будущий год я, правда, не знаю.
Вопрос из зала: Вы сказали о неизбежном переходе от глобального потепления к глобальному похолоданию, какие механизмы это регулируют?
Смирнов: На протяжении 360 тыс. лет потепления всегда сменялись похолоданиями и наоборот. Антропогенное воздействие не способно этого изменить, даже Илон Маск, боюсь, изменить этого не способен.
Вопрос из зала: Мы температурные показатели климатического оптимума, атлантика, перешагнули, климат у нас жарче сейчас или холоднее?
Смирнов: Тонкий вопрос. Климат — это некая обобщающая характеристика за промежуток времени. И говорим мы прежде всего о климате регионов. Самая чувствительная полоса к изменению климатических режимов — высокие широты, Арктика. Там углеводороды, и сейчас эта полоса переходит в сферу геополитических интересов стран. Где начинается политика, наукой уже не пахнет. Да, фиксируется таяние льдов. Но северная граница леса до сих пор особенно никуда не сдвинулась. Важная штука, как ведет себя газовый состав атмосферы в ответ на эти температурные колебания. Было даже несколько скандалов по поводу публикаций на эту тематику. Авторам уже приходилось оправдываться, что никаких политических заказов они не выполняли.
Но если ответить совсем просто, новый атлантик мы по биологическим эффектам, конечно же, не переживаем. Нам до атлантика еще очень далеко. Дубы в Свердловской области у нас растут только в трех дубравах, а тогда в южной части региона они были повсеместно. В Ботаническом саду, конечно, у нас и грецкий орех растет, но это уже другая вещь. И еще один момент. Атлантик, чтобы вы понимали, не самый теплый период всех случавшихся межледниковий. До него, в Микулинском межледниковье (110-70 тыс. лет назад. — Прим. Znak.com), у нас здесь как раз бегали те самые дикобразы.
Вопрос из зала: При каких условиях возможно резкое глобальное изменение климата, может цикл сбиться?
Смирнов: Есть несколько моделей, которые друг другу противоречат. Все это пока находится в стадии живого исследования и полемики нескольких групп ученых. На цикличную теорию было уже совершено много покушений, и были предложения ее похоронить. Но от такого фактора, как наклон земли, никуда не денешься, прецессия (когда импульс тела меняет свое направление в пространстве — прим. Znak.com) как была, так и есть. Фундаментальные закономерности планетарного характера едва ли будут разрушены. Впрочем, есть и идея о том, что после голоцена может смениться существовавшая до сих пор тенденция, когда периоды межледниковья становились все короче и холоднее, а ледниковые этапы были все суровее.
Опубликовано на сайте уральского информационного агентства «Znak» 15 Февраля 2018 года.
Новое на сайте экопросвещения ЭКО.ЗНАЙ
